異形螺栓加工方法的改進(jìn)及創(chuàng)新

杜玉萍，孫志強(qiáng)

（河南能源義煤公司千秋煤礦，河南義馬 472300）

0 引言

煤礦沖擊地壓是井下圍巖突然破壞，引起劇烈震動，并伴有大量煤（巖）、氣體突然涌出的一種礦壓釋放現(xiàn)象，是繼瓦斯、水、火、頂板、煤塵、高溫等6大自然災(zāi)害后，又一種嚴(yán)重威脅煤礦安全生產(chǎn)的動力自然災(zāi)害。最早記載的沖擊地壓發(fā)生在1738年英國南史塔福煤礦。現(xiàn)在包括中國、俄羅斯、南非、波蘭、美國、德國、日本等20多個國家和地區(qū)均在不同程度上受到?jīng)_擊地壓的威脅。我國的義馬、大同、撫順、北票、兗州、棗莊、徐州、北京等煤炭公司都存在著沖擊地壓的危害。開采深度＞500 m的大多數(shù)礦井均不同程度的受到?jīng)_擊地壓的威脅。沖擊地壓發(fā)生過程中，井下作業(yè)人員在有限空間內(nèi)受到?jīng)_擊波以及煤（巖）顛簸撞擊，人身安全得不到保證。

1 采區(qū)事故概況

義馬煤業(yè)集團(tuán)公司千秋煤礦隨著開采深度的逐步加大，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，沖擊地壓災(zāi)害嚴(yán)重。曾在21201工作面發(fā)生過嚴(yán)重的沖擊地壓災(zāi)害，造成下巷310余米巷道嚴(yán)重變形底鼓，從底板涌出的大量煤塊把整個巷道全部堵實。21221下巷掘進(jìn)工作面2011年11月3日發(fā)生沖擊地壓災(zāi)害，產(chǎn)生的沖擊波造成人員傷亡，主要是人體器官的振動頻率與沖擊地壓的震動頻率一致，產(chǎn)生共振造成的。而且沖擊地壓產(chǎn)生的震動加速度（沖擊波）使人撞擊到物體（或物體撞擊到人）后，造成共振人員受傷。專家研究結(jié)果表明：在震動釋放的能量＞105 J（里氏1.7級）的情況下，震動加速度的振動幅度可能為（2～100）m/s2，甚至＞1000 m/s2。2014年3月27日8時30分，21032工作面F3-7和F3-9斷層上巷發(fā)生沖擊地壓，造成巷道全部被毀。隨著采深的加大，沖擊地壓發(fā)生的頻率和強(qiáng)度有加重趨勢，因此在掘進(jìn)巷道時需架設(shè)36U形礦工鋼。

2 異形螺栓加工工藝改進(jìn)原因

由于巷道鋪設(shè)用M20×214 mm×180 mm異形螺栓的數(shù)量比以前增加近3倍以上，改進(jìn)前加工異形螺栓的工藝流程：鐵工下料后轉(zhuǎn)車工過絲再轉(zhuǎn)鐵工，鐵工沖床沖壓后在壓力機(jī)或砧鐵上整形處理，試擋距后成品。該加工方法已不能滿足井下需要，為此決定改進(jìn)異形螺栓的加工工藝

3 改進(jìn)方案

對異形螺栓加工設(shè)備進(jìn)行實地測量并現(xiàn)場實驗，決定在壓力機(jī)上做一個模具，把過好絲的U形絲放在模具上一次壓成形。下模具底板用380 mm×230 mm×30 mm鐵板固定在壓力機(jī)底部，兩端用150 mm×100 mm×10 mm的鐵板固定2個小輪，小輪中心與底板的距離為70 mm，兩輪之間的中心距根據(jù)異形螺栓的寬度確定為270 mm，異形螺栓被壓成形后取下時小輪轉(zhuǎn)動，便于取下。上模具用Φ90 mm的圓鋼，一端加工成Φ65 mm×85 mm打頂絲眼后固定到壓力機(jī)上，另一端焊接190 mm×65 mm×90 mm的長方形鐵塊，鐵塊鍛打成形后熱處理以增加強(qiáng)度，保證在沖壓過程中不變形，以增加使用時間。模具加工成后經(jīng)使用效果良好，加工成的異形螺栓（圖1）符合圖紙要求。

4 改進(jìn)效果

改進(jìn)后加工異形螺栓的工藝流程：鐵工下料后轉(zhuǎn)車工過絲，過絲后轉(zhuǎn)鐵工在壓力機(jī)模具上一次沖壓成形，最后用樣板試擋距后成品。改進(jìn)后異形螺栓的加工減少了2道工序，改進(jìn)前需要3個人共同完成，改進(jìn)后只需1個人獨立工作，減少了2個勞動力，勞動強(qiáng)度降低2/3，改進(jìn)前日加工異形螺栓180條，改進(jìn)后日加工異形螺栓300多條。

圖1 異形螺栓

改進(jìn)后，因降低了工人的勞動強(qiáng)度，大大縮短了異形螺栓加工時間，成品數(shù)量提高一倍以上，最大限度滿足了井下的生產(chǎn)需要。